JP3568536B2 - 真空ポンプを有する漏れ検出器及び漏れ検出器を運転する方法 - Google Patents

Description

本発明は、摩擦真空ポンプとして構成された高真空ポンプと、大気圧に抗して作動する別の２つの真空ポンプとを有する漏れ検出器に関する。加えて、本発明は、この形式の漏れ検出器を運転する方法に関するものである。
この形式の漏れ検出器は、ヨーロッパ特許第283543号明細書に記載されている。この漏れ検出器は、向流原理にしたがって作動し（ヘリウムをテストガスとする）、被検体の密封性またはその漏れ、それも大きな漏れから極めて僅かの漏れ（最低10^-10mbar l/sの漏れ率）までを検出する。この公知形式の検出器でのヘリウムによる漏れ検出の場合、被検体および／または検査室の区域に炭化水素の汚染が発生する恐れがある。こうした汚染は分子によって発生する。これらの分子は、オイルシールされた、大気圧に抗して作動する真空ポンプの吸込み室から発して、真空ポンプの給送方向とは逆方向に高真空区域まで戻り拡散する。
本発明の根底をなす課題は、被検体および／または検査室の区域内の炭化水素汚染を防止することにある。
本発明によれば、この課題は、別の２つの真空ポンプが、乾式圧縮真空ポンプであり、乾式圧縮真空ポンプである両真空ポンプのうちの少なくとも１つが、その入口の区域において開口する掃気供給導管を備えていることによって解決された。
乾式圧縮真空ポンプは、シールするオイルなしで吸込み室内で作動するポンプである。この形式のポンプには、ダイアフラム真空ポンプ、または渦巻き原理により作動する真空ポンプ（渦巻きポンプ）例えば、ドイツ連邦共和国特許第2831179号明細書により公知のものが属している。
１つ又は２つの乾式圧縮真空ポンプの入口区域に、測定時間中または測定時間と測定時間との間に掃気（例えば空気）を供給できる掃気導管が開口していることによって、乾式圧縮真空ポンプの使用にもかかわらず、漏れ検出器の応動時間を短縮し、かつその検出感度を高く維持できる。掃気の流入なしに、オイルシールされた、大気圧に抗して作動する真空ポンプを、乾式圧縮真空ポンプに替えれば、応動時間が延び、漏れ検出器の検出感度が低下することになる。なぜなら、既述の形式の乾式圧縮真空ポンプは、比較的高い最終圧近くでは、その吸込み能が、ゼロに近づく特性を有しているからである。そのため、応動時間も長くなる。加えて、この特性のために、真空ポンプ内には、漏れによるヘリウムの底層が生じ、このため検出感度が低下する。
以下で、本発明のこのほかの利点と細部とを図示の一実施例につき説明する。
図面は、漏れ検出器の略示図であり、符号１で、その入口が示されている。入口１は、互いに並列的に延びている導管区分２（絞り３および弁４を有している）と導管区分５（弁６を有している）とを介し、さらに導管７を介して、高真空ポンプ段９の入口側８に接続されている。
高真空ポンプ段９は、摩擦真空ポンプ、有利にはターボ分子ポンプ11の第１の段である。ターボ分子ポンプ11の第２段は符号12で示してある。第２段の入口側13には、テストガス検出器、有利には質量分析計14が接続されている。高真空ポンプ段9,12の２つの出口側15,16は、共に導管17を介して、摩擦真空ポンプ19、有利にはターボ分子ポンプの入口側18と接続されている。圧力側では、大気圧に抗して作動するダイアフラムポンプ21が、接続管20を介してターボ分子ポンプ19に接続されている。導管20へは、絞り23を有する掃気供給導管22が開口している。導管17には、加えて、圧力測定箇所25が接続されている。
２つのターボ分子ポンプ段9,12は、１つの共通の軸上に配置されている。接続部8,13は、ターボ分子ポンプ11の外方端側の区域に設けられている。２つのターボ分子ポンプ段9,12は、作動中、外部から内部へ（矢印26）貫流されるので、前真空接続部27のみが設けられている。
漏れ検出器の入口１は、加えて、弁29を有する導管28を介して、第２真空ポンプ31の入口側30と接続されている。第２真空ポンプ31は、渦巻き原理にしたがって作動する真空ポンプである。導管28には、加えて、さらに通気弁32と圧力測定箇所33とが接続されている。最後に、導管28は、弁35を有する掃気供給導管34に、弁29と第２真空ポンプ31の入口30との間で接続されている。
双方の真空ポンプ19,31の入口側18,30は、導管37を介して互いに接続されている。導管37は、調節弁40を装備している。
漏れ検出過程の自動化のため、中央制御装置41が備えてある。中央制御装置41は、個別には符号付けされていない制御導管を介して、とりわけ調節弁および圧力測定箇所と接続されている。
図示の漏れ検出器で漏れ検出を実施する場合、以下のように行う：
先ず、弁4,6,29,35,40の閉弁時に、漏れ検出器を作動可能状態に用意する。すなわち、先ず真空ポンプ19,20,31を、次いでターボ分子ポンプ11を、起動する。漏れ検出器は、質量分析計14による圧力が、10^-4mbar以下になるか、もしくはターボ分子ポンプ11の回転数が目標値に達するかして、前真空圧（測定器25）が最大許容圧（例えば0.1mbar）以下になったときに、作動準備が完了する。
検査室43内に置かれた検査対象の被検体42は、漏れ検出器の入口１に接続される。検査室43内には、テストガス、有利にはヘリウムを充填しておく。漏れ検出中、被検体に漏れ箇所があれば、ヘリウムが被検体内へ侵入する。被検体42にヘリウムを噴霧する場合には、試験室43を用いないでもよい。あるいはまた別の方法として、被検体42自体にヘリウムを充填するようにしてもよい。その場合には、検査室43を入口１に接続する。
漏れ検出を始めるに当っては、場合により、まだ開放状態の通気弁32を閉じ、導管18内の弁29を開く。これにより、被検体42と真空ポンプ31とが接続され、被検体が排気される。
被検体に大きな漏れがない場合は、圧力測定箇所33を介して記録される被検体内圧は、比較的急速に降下する。内圧が、約100mbarに達すると、弁４が開き、その結果、高真空ポンプ段９が、絞り３を介して導管28、または入口１と接続され、ひいては被検体42と接続される。更に排気される間に圧力が約0.1mbarになり、ヘリウムが被検体内へ侵入すると、ヘリウムは、絞り３と双方の高真空ポンプ段9,12とを介して、質量分析計14に達する。この段階で、漏れ検出を打ち切ってもよい。この漏れ検出段階では、約10〜10^-5mbar l/s程度の漏れ率の漏れが検出可能である。
この漏れ検出段階で、ヘリウムが、質量分析計14に記録されなかった場合には、より高感度で更に漏れ検出を開始する。すなわち、高真空ポンプ段９への接続が、絞られることなく開放される。この目的のために、被検体42の内圧が約0.1mbarの場合、弁29が閉じられ、弁6,40が開かれる。被検体の排気が、それにより高真空ポンプ段９と、すべてのポンプ19,21,31を介して行われる。場合によっては、共に給送されるヘリウムは、ターボ分子ポンプ段12を介して質量分析計14に達する。約10^-3〜10^-10mbar l/sの漏れ率の漏れが検出可能である。
被検体が依然として密封状態であれば、内圧を更に降下させる。内圧が約2.10^-2mbar（測定器33）に降下すると、弁40を閉じることで、より高感度の漏れ検出段階を開始できる。前真空ポンプ装置の吸込み能は、それによって著しく低減される結果、漏れ検出は、相応により高感度になる。この段階でも、ヘリウムが質量分析計によって記録されない場合には、被検体42は、密封と見なされる。
真空ポンプ21は、ダイアフラムポンプである。ターボ分子ポンプ19用に必要な前真空圧を発生させるために、真空ポンプ21には、ターボ分子ポンプ19が前置されている。ターボ分子ポンプの吸込み能は、高い検出感度が得られるように、絞られている。ヘリウムの底層および応働時間の延びの問題を解決するため、持続的に気体流を、絞り23（例えば50オリフィス）を介して、中間導管20へ導入する。気体流は、中間導管20内へ達するヘリウムを絶えず連行するので、望ましくないヘリウム底層は形成されない。
渦巻きポンプ31内のヘリウム底層を除去するには、比較的多量の気体を給排出せねばならない。したがって、弁35を開くと、測定運転を同時的に実施できないほど、著しく圧力が高まる。このため、弁35は、弁29,39,40、または弁35を除くすべての弁が閉じられている場合に、はじめて自動的に開くようにされる。

Claims (11)

1. 摩擦真空ポンプ（11）として構成された高真空ポンプと、大気圧に抗して作動する別の２つの真空ポンプ（21,31）とを有する漏れ検出器において、別の２つの真空ポンプ（21,31）が、乾式圧縮真空ポンプであり、乾式圧縮真空ポンプである両真空ポンプ（21,31）のうちの少なくとも１つが、その入口の区域において開口する掃気供給導管（22,34）を備えていることを特徴とする、漏れ検出器。
2. 前記乾式圧縮真空ポンプが、渦巻きポンプ（31）および／またはダイアフラムポンプ（21）である、請求項１記載の漏れ検出器。
3. ２つの乾式圧縮真空ポンプ（21,31）のうちの第１の真空ポンプが、摩擦真空ポンプ（11）の前真空接続部（27）と接続され、ダイアフラムポンプ（21）として構成されている、請求項１または２記載の漏れ検出器。
4. ダイアフラムポンプ（21）と摩擦真空ポンプ（11）との間に、ターボ分子ポンプ（19）が配置されている、請求項３記載の漏れ検出器。
5. ターボ分子ポンプ（19）の吸込み能が、検出感度を高めるために絞られる、請求項４記載の漏れ検出器。
6. ダイアフラムポンプ（21）の入口の区域に、掃気供給導管（22）が開口している、請求項３から５までのいずれか１項記載の漏れ検出器。
7. 掃気供給導管（22）に、絞り（23）が配置されている、請求項６記載の漏れ検出器。
8. ２つの乾式圧縮真空ポンプ（21,31）のうちの第２の真空ポンプが、弁（29）を有する導管（28）を介して、漏れ検出器の入口（１）と直接接続され、かつ渦巻きポンプ（31）として構成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の漏れ検出器。
9. 前記渦巻きポンプ（31）の入口の区域に、掃気供給導管が開口している、請求項８記載の漏れ検出器。
10. 請求項７記載の漏れ検出器を運転する方法において、
    漏れ検出測定の実施中、絞りを備えた掃気供給導管（22）を介して、常時、ガス流を導入することを特徴とする、漏れ検出器を運転する方法。
11. 請求項８記載の漏れ検出器を運転する方法において、
    少なくとも、漏れ検出器の入口（１）に接続された導管（28）における弁（29）と、２つの乾式圧縮真空ポンプ（21,31）の入口側（18,30）を互いに接続している導管（37）における弁（40）とが閉じられているときにのみ、弁（35）を有する掃気体供給導管（34）を介して掃気体を導入することを特徴とする、漏れ検出器を運転する方法。

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